Rancang Bangun Mesin Pemotong Botol Kaca Persegi - ITS Repository

TUGAS AKHIR – TM 145648

RANCANG BANGUN MESIN PEMOTONG BOTOL
KACA PERSEGI
NDARU SATRIYO UTOMO
NRP. 2114 039 017
ANISATUL ROSYIDAH
NRP. 2114 039 018
Dosen Pembimbing
Ir. SUHARIYANTO, MT.
Instruktur Pembimbing
JIWO MULYONO, S.Pd

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN INDUSTRI ITS –
DISNAKERTRANS PROVINSI JAWA TIMUR
Fakultas Vokasi
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2017

TUGAS AKHIR – TM 145648

RANCANG BANGUN MESIN PEMOTONG BOTOL KACA
PERSEGI
NDARU SATRIYO UTOMO
NRP. 2114 039 017
ANISATUL ROSYIDAH
NRP. 2114 039 018
Dosen Pembimbing I
Ir. SUHARIYANTO, MT.
Instruktur Pembimbing
JIWO MULYONO, S.Pd

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN INDUSTRI KERJASAMA
ITS-DISNAKERTRANSDUK JAWA TIMUR
Fakultas Vokasi
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017

i

FINAL PROJECT - TM 145648

SQUARE GLASS BOTTLE CUTTING MACHINE
NDARU SATRIYO UTOMO
NRP. 2114 039 017
ANISATUL ROSYIDAH
NRP. 2114 039 018
Counsellor Lecturer I :
Ir. SUHARIYANTO, MT.
Counsellor Instructor :
JIWO MULYONO, S.Pd

DEPARTMENT OF MECHANICAL INDUSTRIAL ENGINEERING
ITS-DINAKERTRANSDUK EAST JAVA
Faculty of Vocational
Sepuluh Nopember Institute of Technology
Surabaya 2017

ii

iii

RANCANG BANGUN MESIN PEMOTONG BOTOL KACA
PERSEGI
Nama Mahasiswa
NRP
Jurusan
Dosen Pembimbing
Instruktur Pembimbing

: 1. Ndaru Satriyo Utomo
2. Anisatul Rosyidah
: 1. 2114039017
2. 2114039018
: D-3 Teknik Mesin Disnaker
Disnakertransduk-ITS
: Ir. Suhariyanto, MT
: Jiwo Mulyono, S.Pd

Abstrak
Botol kaca merupakan material yang sangat getas, hal

inilah yang menyebabkan proses pemesinan botol kaca sangat
terbatas sehingga banyak limbah botol kaca yang terbuang sia-sia.
Padahal jika diproses lebih jauh (recycle), limbah botol kaca
tersebut dapat menjadi barang yang memiliki nilai tambah dan dapat
diperjualbelikan seperti lampu hias, asbak, media tanam hidroponik,
dll. Teteapi sebelum diproses lebih jauh, botol kaca tersebut harus
dipotong terlebih dahulu. Berdasarkan fakta di atas, dirancanglah
mesin pemotong botol kaca persegi.
Mesin pemotong botol kaca sudah banyak dibuat, namun
mesin-mesin terdahulu hanya mampu memtong botol kaca yang
berbentuk silindris, untuk memotong botol dengan berbagai bentuk,
mesin terdahulu tidak bisa karena mesin terdahulu menggunakan
metode pemotongan seperti mesin bubut yaitu benda kerja yang
berputar lalu digoreskan dengan pisau potong, berbeda dengan
Mesin Pemotong botol kaca persegi yang menggunakan metode
pemotongan sepeti Gerinda Potong yaitu benda kerja diarahkan
menuju pisau potong yang berputar.
Sebelum dilakukan perancangan, terlebih dahulu dilakukan
observasi mengenai jenis dan ukuran botol serta jenis-jenis mata
potong untuk kaca. Selain itu, dilakukan studi literatur mengenai

elemen mesin yang dibutuhkan untuk merancang alat ini. Setelah
diketahui elemen mesin yang akan digunakan, alat yang akan
dirancang digambar terlebih dahulu sehingga dimensi alat dapat
diketahui. Percobaan alat dilakukan setelah perancangan. Jika alat
iv

masih belum bekerja secara optimal akan dilakukan perencanaan
kembali.
Dari perencanaan dan pendekatan perhitungan yang
dilakukan diperoleh gaya pemotongan sebesar 5 kgf, dengan
putaran perencanaan 1430 rpm dihasilkan daya motor sebesar 326,3
W sehingga digunakan motor dengan daya 0,5 HP, menggunakan
sistem transmisi belt dan pulley dengan perbandingan pulley 1:1
diameter pulley 3,5 in dan belt yang digunakan adalah belt dengan
tipe A dengan panjang belt 2000 mm Setelah dilakukan percobaan
menggunakan dua botol yang berbeda dimensi keliling,
menghasilkan
Untuk botol kaca dengan keliling 360 mm
membutuhkan waktu 62 detik, sehingga mesin dapat satu jam 58
botol. Untuk botol kaca dengan keliling 280 mm membutuhkan waktu

55 detik, sehingga mesin dapat satu jam 65 botol.
Kata kunci: botol kaca persegi, getas, limbah kaca, daur ulang,
hiasan, mesin pemotong botol kaca persegi.

v

SQUARE GLASS BOTTLE CUTTING MACHINE
Name of Student
NRP
Department

Counsellor Lecturer
Counsellor Instructor

: 1. Ndaru Satriyo Utomo
2. Anisatul Rosyidah
: 1. 2114039017
2. 2114039018
: D-3 Teknik Mesin Disnaker
Disnakertransduk-ITS

: Ir. Suhariyanto, MT
: Jiwo Mulyono, S.Pd

Abstract
Glass bottle is a very brittle material, this causes the
process of machining glass bottles is very limited so much waste
glass bottles are wasted. But if processed further (recycle) waste,
glass bottles can be goods that have added value and can be sold as
lamps, ashtrays, hydroponic growing media, etc. Teteapi before it is
processed further, the glass bottles should be cut first. Based on the
above facts, the surveyors laid out square glass bottle mowers.
Cutting machine of glass bottles has been made, but the
earlier machines only able to cut glass cylindrical bottles, to cut the
bottle with various forms, the earlier machines could not because of
earlier engine using methods such as cutting lathe that is rotating the
workpiece and then scratch it with a knife cut, unlike the rectangular
glass bottle cutting machines that use methods such as cutting
Grinding pieces of the workpiece that is diverted to the cut the blade
turning.

Before the redesign, the first conducted the observation
regarding the types and sizes of bottles as well as other types of eye
piece for glass. In addition, conducted a study of literature regarding
the elements needed to design machine tools. After the unknown
elements of the machine that will be used, the tool will be designed to
be rendered in advance so that the dimensions of the tool. Trial
design tool done after. If the appliance is still not working optimally
planning will be done again.

vi

From the planning and approach the calculation done by 5
cutting style acquired kgf, with rounds of planning 1430 rpm
generated motor power of 326.3 W so used motor with power 0.5
HP, using the belt and pulley transmission system with 1:1 diameter
pulley pulley comparison 3.5 in. belt is the belt with A belt with a
length of 2000 mm, after an experiment using two different bottle
dimension travelling To produce glass bottles, with a circumference
of 360 mm took 62 seconds, so the machine can be one hour 58
bottle. For glass bottles with a circumference of 280 mm takes 55

seconds, so the machine can be one hour 65 bottles.
Keywords : Square glass bottle, brittle, glass waste, recycle,
ornament, square glass bottle cutting machine.

vii

KATA PENGANTAR
Puji Syukur diucapkan kepada Allah SWT, yang telah
memberi kesehatan, kelancaran dan kemudahan hingga tersusunnya
laporan tugas akhir ini. Shalawat serta salam juga dihaturkan kepada
Nabi Muhammad SAW. Laporan tugas akhir yang berjudul
“Rancang Bangun Mesin Pemotong Kaca Persegi“ ini disusun
untuk memenuhi syarat kelulusan di Program Studi D3 Teknik
Mesin Produksi Kerjasama ITS-DISNAKERTRANSDUK.
Banyak pihak yang telah membantu penulis dalam pengerjaan
alat maupun laporan tugas akhir ini, maka dari itu dengan segala
kerendahan hati diucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Ir. Suhariyanto, MT selaku dosen pembimbing yang
telah memberikan nasihat, bimbingan dan pengetahuan
hingga tersusunnya buku tugas akhir ini.

2. Bapak Jiwo Mulyono,S.Pd selaku instruktur pembimbing
yang telah memberikan nasihat, bimbingan dan pengetahuan
hingga tersusunnya buku tugas akhir ini.
3. Bapak Dr. Ir. Heru Mirmanto, MT selaku ketua
Departemen Teknik Mesin Industri.
4. Bapak Ir. Suhariyanto, MT selaku koordinator tugas
akhir Departemen Teknik Mesin Industri.
5. Seluruh tim dosen penguji yang berkenan untuk menguji,
memberi kritik dan saran yang membangun untuk
memperbaiki tugas akhir ini.
6. Seluruh bapak ibu dosen yang telah memberikan ilmu
pengetahuannya kepada seluruh mahasiswa di Departemen
Teknik Mesin Industri.
7. Intruktur UPT-PK BLKIP Surabaya, Bapak R Soewandi
B.E, alm. Bapak Priyo B J, ST, serta segenap bapak
instruktur kami di bengkel las.
8. Orang tua kami yang selalu memberikan dukungan penuh
baik moriil maupun materiil.
9. Rekan-rekan seperjuangan MESIN DISNAKER angkatan
2014.

10. Semua pihak yang tak bisa saya sebut namanya yang telah
membantu saya selama proses dalam menjalani perkuliahan

viii

di D3 Teknik Mesin
DISNAKERTRANSDUK.

Produksi

Kerjasama

ITS-

Laporan tugas akhir ini tentunya masih memiliki banyak
kekurangan baik dari segi isi maupun tata Bahasa. Maka dari itu,
diharapkan kritik dan saran yang membangun untuk
menyempurnakan penyusunan laporan tugas akhir ini.
Akhir kata, diharapkan laporan tugas akhir ini dapat
memberikan manfaat bagi pembaca.
Surabaya, 17 Juli 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................iii
ABSTRAK ................................................................................ iv
ABSTRACT.............................................................................. vi
KATA PENGANTAR .............................................................. viii
DAFTAR ISI.............................................................................. x
DAFTAR GAMBAR................................................................ xiii
DAFTAR TABEL .................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN...........................................................1
1.1 Latar Belakang ...............................................................2
1.2 Rumusan Masalah...........................................................2
1.3 Batasan Masalah.............................................................3
1.4 Tujuan Perancangan .......................................................3
1.5 Manfaat Perancangan .....................................................4
1.6 Sistematika Penulisan ......................................................4
BAB II DASAR TEORI.............................................................6
2.1 Botol Kaca .....................................................................6
2.1.1 Pengertian Kaca dan Beberapa Contoh Botol Kaca .........6
2.1.2 Sejarah Botol Kaca.......................................................8
2.1.3 Cara Pemotongan Botol Kaca Secara Manual dan
Mesin Pemotong Botol Kaca Yang Sudah Ada
Sebelumnya.................................................................9
2.2 Perencanaan Gaya, Torsi dan Daya ..................................11
2.2.1 Torsi ............................................................................12
2.2.2 Daya............................................................................12
2.3 Perencanaan Belt dan pulley .............................................12
2.3.1 menghitung diameter pulley yang digunakan...................13
2.3.2 perencanaan daya ........................................................14
2.3.3 perencanaan pemilihan tipe belt ....................................17
2.3.4 pemilihan dan perhitungan diameter puli.........................18
2.3.5 Perencanaan panjang Belt..............................................19
2.3.6 Kecepatan keliling belt ..................................................19

x

2.3.7 perhitungan gaya pada belt ............................................20
2.3.8 Sudut kontak ................................................................21
2.3.9 Tegangan Maksimum belt .............................................21
2.3.10 Prediksi Umur Belt .....................................................23
2.4 Perencanaan Poros ..........................................................23
2.4.1 Hal-hal Penting dalam Perencanaan Poros .....................24
2.4.2 Bahan poros .................................................................25
2.4.3 Bidang vertical dan horizontal........................................25
2.4.4 menghitung diameter poros ...........................................26
2.4.5 Poros dengan Beban Puntir ............................................26
2.4.6 Poros dengan Beban Momen Bending dan Momen
Puntir yang Konstan ......................................................27
2.5 Perencanaan pasak ..........................................................27
2.5.1 Klasifikasi Pasak ..........................................................28
2.5.2 Tinjauan terhadap Tegangan geser.................................29
2.5.3 Tinjauan terhadap Tegangan kompresi ...........................30
2.6 Perencanaan Bearing .......................................................31
2.6.1 Klasifikasi Bearing .......................................................32
2.6.2 Pemilihan Bearing ........................................................33
2.6.3 Gesekan pada Rolling Bearing .......................................34
2.6.4 Prediksi Umur Bearing..................................................34
BAB III METODOLOGI ..........................................................37
3.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Mesin Pemotong Botol ....37
3.2 Tahapan Proses Pembuatan Mesin Pemotong Botol ...........38
3.3 Mekanisme Kerja Mesin Pemotong Botol..........................41
BAB IV PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN ...................42
4.1 Analisis Gaya..................................................................43
4.2 Perhitungan Daya............................................................41
4.3 Perencanaan Belt dan Pulley .........................................44
4.3.1 Menghitung Daya perencanaan (Pd) dan Torsi
Perencanaan (Td).........................................................44
4.3.2 Pemilihan Tipe Belt ....................................................45
4.3.3 Menghitung Diameter Pulley yang Digerakkan..........47

xi

4.3.4 Kecepatan Keliling Belt..............................................48
4.3.5 Panjang Belt (L) .........................................................48
4.3.6 Pengecekan Jarak Antar Poros (C).............................49
4.3.7 Perhitungan Gaya pada belt ........................................49
4.3.8 Pengecekan Jumlah Belt .............................................50
4.3.9 Tegangan Maksimum pada Belt .................................52
4.3.10 Perhitungan Umur Belt .............................................53
4.4 Perencanaan Poros ..........................................................54
4.4.1 Jenis Bahan Poros yang Digunakan ............................54
4.4.2 Perhitungan Gaya dan Momen yang terjadi pada poros....54
4.4.3 Perhitungan Diameter Poros ..........................................63
4.5 Perencanaan Pasak..........................................................64
4.5.1 Gaya yang Terjadi pada Pasak ...................................65
4.5.2 Tinjauan Terhadap Tegangan Geser ...............................65
4.5.3 Tinjauan Terhadap Tegangan Kompresi .........................66
4.6 Perhitungan Bearing ........................................................67
4.6.1 Perhitungan Beban Radial pada Bearing .........................68
4.6.1.1 Beban Radial pada Bearing A .....................................68
4.6.1.2 Beban Radial pada Bearing C .....................................69
4.6.2 Beban Equivalen pada Bearing A ..................................69
4.6.3 Beban Equivalen pada Bearing C...................................70
4.6.4 Umur Bearing A.........................................................70
4.6.5 Umur Bearing C .........................................................71
4.7 Pengujian mesin ..............................................................72
4.7.1 Mesin Pemotong Botol Kaca Persegi .............................72
4.7.2 Prosedur Pengujian .......................................................72
4.7.3 Hasil Pengujian Mesin ..................................................73
4.7.4 Hasil Pemotongan.........................................................75
BAB V PENUTUP .....................................................................76
5.1 Kesimpulan .....................................................................76
5.2 Saran ..............................................................................77
DAFTAR PUSTAKA ................................................................78
LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4(a)
Gambar 2.4(b)
Gambar 2.4(c)
Gambar 2.5

Botol untuk zat cair ..............................................7
Botol untuk zat padatan ........................................7
Botol untuk zat gas...............................................8
Penggoresan botol kaca ........................................9
Pemanasan botol kaca .........................................9
Hasil pemotongan.................................................9
Mesin pemotong botol kaca dengan mekanisme
Engine Lathe posisi horisontal .............................10
Gambar 2.6(a) Mesin pemotong botol kaca dengan mekanisme
Engine Lathe posisi vertikal .................................10
Gambar 2.6(b) Hasil potongannya ................................................10
Gambar 2.7
Mesin pemotong botol kaca silinder posisi
horizontal untuk hiasan .........................................11
Gambar 2.8
V-belt ..................................................................12
Gambar 2.9
Konstruksi dan dimensi V-Belt ..........................13
Gambar 2.10 Bentuk roda pulley untuk v-belt ........................13
Gambar 2.11 Transmisi Belt dan Pulley .....................................14
Gambar 2.12 Diagram pemilihan V-belt.....................................17
Gambar 2.13 Macam-macam pasak...........................................29
Gambar 2.14 Dimensi Pasak .....................................................29
Gambar 2.15 Gaya yang terjadi pada pasak ................................29
Gambar 2.16 Bantalan (bearing) dan arah bebannya ...................31
Gambar 2.17 Bantalan luncur (journal bearing) ..........................32
Gambar 2.18 Bantalan gelinding (rolling bearing) ......................32
Gambar 3.1
Flow Chart Metodologi Perencanaan ....................37
Gambar 3.2
Desain alat ...........................................................39
Gambar 3.3
Diagram alur proses pemotongan botol ..................41
Gambar 4.1
Gaya penggerindaan .............................................42
Gambar 4.2
Diagram pemilihan V-belt.....................................46
Gambar 4.3
Dimensi V-belt.....................................................46
Gambar 4.4
Perencanaan sistem transmisi belt dan pulley ..........47
Gambar 4.5
Diagram Benda Bebas Poros.................................55
Gambar 4.6
Diagram Momen bending Poros ............................62

xiii

Gambar 4.7
Gambar 4.8
Gambar 4.9
Gambar 4.10
Gambar 4.11

Dimensi Pasak .....................................................65
Luasan untuk tegangan geser ................................66
Luasan untuk tegangan kompresi...........................67
Mesin Pemotong Botol Kaca Persegi.....................72
Hasil Pemotongan dari Mesin Pemotong Botol
Kaca Persegi .......................................................75

xiv

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 2.3
Tabel 2.4
Tabel 2.5
Tabel 2.6
Tabel 2.7
Tabel 2.8
Tabel 2.9
Tabel 4.1
Tabel 4.2

Faktor koreksi Belt ......................................................15
Dimensi V-belt ............................................................18
Diameter Pule yang kecil..............................................19
Koefisien gesek (f) antara belt dan pulley ......................20
Sudut kontak dan panjang belt ......................................21
Dimensi dan Bahan Untuk Belt ....................................22
Baja Paduan untuk Poros .............................................25
Harga rata-rata koefisien gesek bantalan .......................34
Ball bearing service factors, Fs .....................................36
Data pengujian gaya ....................................................43
Percobaan menggunakan botol dengan keliling 360
mm.............................................................................73
Tabel 4.3 Percobaan menggunakan botol dengan keliling 280
mm.............................................................................74

xv

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang
Glass atau kaca adalah zat padat amorf terbentuk sewaktu
transformasi dari cair menjadi Kristal. Titik transisi
termodinamika yang disebut titik transisi gelas memisahkan gelas
dari cairan dingin lanjut. (Surdia. T, 1999) Kaca memiliki
spesifikasi dan bentuk yang bervariasi sesuai kegunaannya.
Kaca banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari
terutama untuk peralatan rumah tangga seperti botol akan tetapi
proses fabrikasi kaca sangat terbatas, terutama untuk prosesproses manufakturing seperti proses permesinan hal ini
dikarenakan sifat kaca yang getas yang menjadi penyebabnya.
Selama ini proses untuk manufaktur kaca menggunakan proses
chemical etching, namun prosesnya berlangsung cukup lama dan
zat kimia yang digunakan perlu penanganan yang khusus agar
tidak mencemari lingkungan ketika dibuang. Sehingga butuh
biaya lebih untuk hal tersebut. Belum lagi bahaya laten yang
ditimbulkan oleh zat kimia tersebut bagi kesehatan operator
(Kauppinen, 2002).
Benda dari kaca yang sering menjadi limbah adalah botol
kaca. Padahal jika dilakukan daur ulang, limbah botol kaca
tersebut akan menjadi benda seni yang memiliki nilai tambah dan
dapat diperjualbelikan seperti lampu hias, asbak, media tanam
hidroponik, dll. Jarangnya proses daur ulang botol kaca ini
dikarenanakan sifat mampu mesin (machinability) botol kaca
sangat rendah karena sifat botol kaca yang sangat getas.
Pernah diciptakan metode pemotong botol kaca dengan
metode proses bubut, tetapi mesin tersebut terlalu berat dan
dimensinya teralu besar jika hanya digunakan untuk memotong
botol kaca. Lalu dari mesin tersebut coba dikembangkan dengan
mengganti posisi botol menjadi vertikal, tetapi pencekamnya
tidak dapat mengikuti ukuran botol/ tidak adjustable sehingga
pencekamannya kurang baik yang mengakibatkan hasil potongan

1

kasar dan tidak rata. Lalu dari kedua alat yang sudah ada
dikembangkan lagi dengan penambahan v-groove harapannya
botol silinder dapat ditopang sehingga pemotongannya rata.
Namun dari alat pemotong botol diatas hanya fokus pada botol
berbentuk silinder, tidak cocok jika digunakan untuk pemotongan
botol berbentuk kotak karena ketiga alat tersebut menggunakan
prinsip mesin bubut yang dikhususkan untuk benda berbentuk
silinder.
Berdasarkan hal tersebut, akan dirancang dan diwujudkan
sebuah alat pemotong botol kaca persegi menggunakan sistem
Automatic Wet Saw. Perancangan ini diharapkan mampu
meningkatkan nilai tambah dari sebuah botol kaca bekas terlebih
untuk botol kaca persegi.

1.2

Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, penulis
merumuskan permasalahan yang dibahas dalam perancangan ini
adalah
1. Berapakah gaya dan daya untuk memotong botol
kaca persegi ?
2. Berapakah diameter pulley, tipe belt, panjang belt
dan prediksi umur belt yang dibutuhkan untuk
memotong botol kaca persegi?
3. Berapa diameter poros dan bahan apa yang
digunakan poros ?
4. Berapa dimensi pasak dan bahan apa yang digunakan
pasak?
5. Apa tipe bearing yang dibutuhkan dan berapa
prediksi umur bantalan A dan C yang digunakan
untuk memotong botol kaca persegi?
6. Bagaimana hasil pengujian mesin tersebut?

2

1.3

Batasan Masalah
Agar penelitian ini dapat mencapai tujuan yang
diinginkan, maka batasan masalah yang diberikan adalah sebagai
berikut :
1. Kekuatan rangka
mesin (sambungan las)
diasumsikan aman.
2. Material yang dipakai pada mesin tidak dilakukan
percobaan (tes bahan) tetapi diambil dari literatur
yang telah ada.
3. Perpindahan panas pada sistem tidak dibahas.
4. Powerscrew dianggap aman karena hanya berfungsi
sebagai media pengantar benda kerja menuju pisau
potong.
5. Botol yang dapat dipotong pada alat ini adalah botol
kaca persegi dengan tinggi badan botol maksimal
90mm dan panjang maksimal botol adalah 330 mm.
6. Botol kaca yang digunakan pada percobaan yang
dilakukan selama penelitian ini adalah botol kaca
dengan diameter mulut botol 20 mm, tinggi dan lebar
badan botol 90 mm, tebal botol 3 mm dan panjang
300 mm.
7. Pisau potong yang digunakan adalah Diamond Wheel
Tools atau Gem Blade dengan dimensi Ø12in.
1.4

Tujuan Perancangan
Adapun tujuan yang ingin diperoleh penulis dalam
melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mendapatkan hasil perhitungan gaya dan daya
untuk memotong botol kaca persegi.
2. Untuk mendapatkan hasil perhitungan diameter pulley,
tipe belt, panjang belt dan prediksi umur belt yang
dibutuhkan untuk memotong botol kaca persegi.
3. Untuk mendapatkan hasil perhitungan diameter dan
bahan poros yang dibutuhkan untuk memotong botol kaca
persegi.

3

4. Untuk mendapatkan hasil perencanaan perhitungan
dimensi dan bahan pasak yang dibutuhkan untuk
memotong botol kaca persegi.
5. Untuk mendapatkan tipe bearing yang dibutuhkan dan
berapa prediksi umur bantalan A dan C yang digunakan
untuk memotong botol kaca persegi.
1.5
1.
2.
3.

Manfaat Perancangan
Manfaat yang dihasilkan dalam penelitian ini, yaitu:
Dapat merancang dan mewujudkan mesin pemotong botol
kaca persegi.
Mengurangi pemakaian zat kimia berbahaya yang selama
ini dipakai dalam fabrikasi pengolahan botol kaca
Memberi nilai tambah pada botol kaca bekas dari semula
hanya sampah menjadi benda yang dapat diperjualbelikan

1.6

Sistematika Penulisan
Penulisan disusun dalam lima bab yaitu pendahuluan,
dasar teori, metodologi penelitian, analisa data dan pembahasan,
serta kesimpulan. Adapun perinciannnya adalah sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Pada bab pendahuluan dijelaskan tentang latar belakang
penelitian, perumusan masalah, pembatasan masalah serta tujuan
dan manfaat penelitian.
BAB 2 DASAR TEORI
Pada bab dasar teori dijelaskan tentang landasan teori dan
hasil penelitian sebelumnya
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab metodologi penelitian dijelaskan tentang
spesifikasi peralatan yang akan dipakai dalam pengujian, cara
pengujian, dan data yang diambil.

4

BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada bab hasil dan pembahasan akan dijelaskan tentang
perhitungan perencanaan mesin potong botol dan analisis dari
data yang didapat dari hasil penelitian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab lima peneliti menarik kesimpulan dari hasil
perencanaan yang telah di analisa beserta dengan saran untuk
penelitian berikutnya
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

5

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

BAB II
DASAR TEORI
Dalam bab ini akan dibahas mengenai informasi tentang
teori-teori dasar, rumusan dan konsep yang mendukung
perencanaan alat ini, yang nantinya digunakan sebagai pedoman
dalam perhitungan dan perencanaan alat ini yaitu meliputi
perencanaan elemen mesin, kapasitas mesin, dan daya
pemotongan yang digunakan serta pembahasan bahan botol kaca
yang digunakan.

2.1 Botol Kaca
2.1.1 Pengertian Kaca dan Beberapa Contoh Botol Kaca
Kaca adalah zat padat amorf terbentuk sewaktu
transformasi dari cair menjadi kristal. Titik transisi
termodinamika yang disebut transisi kaca memisahkan dari cairan
dingin lanjut. Komposisi kimia rata-rata pada bahan kaca adalah
SiO2 , Na2 O, CaO, Al2 O3 , Fe2O3, MgO, SO3 . (Surdia, T. 1999).
Bahan-bahan tersebut dicampur dan mengalami proses peleburan
dengan T = 2000°C, kemudian proses yang terakhir adalah proses
pembentukan wadah botol kaca sehingga menjadi botol kaca yang
digunakan untuk wadah oleh masyarakat saat ini.
(www.kompasiana.com)
Contoh botol kaca dan jenis-jenisnya :
1. Botol untuk zat cair
Jenis botol diatas biasanya digunakan sebagai wadah
zat cair karena bentuk dari diameter badan botol lebih besar
dari ujung/mulut botol untuk memudahkan keluarnya cairan

6

dari dalam botol. Contoh penggunaannya adalah untuk
minuman beralkohol, minuman berkarbonasi, sirup, kecap,
saus dsb.

Gambar 2.1 Botol untuk zat cair
Sumber : Penulis,2017

2. Botol untuk zat padatan

Gambar 2.2 Botol untuk zat padatan
Sumber :tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com

7

Botol kaca jenis ini biasanya diguakan untuk produk
padatan. Diameter kemasan gelas dibuat lebih kurang sama
antara atas dan bawahnya dengan tujuan agar memudahkan
dalam pengambilan produk di dalam kemasan. Contoh
penggunannya adalah untuk pelembab, selai kacang,
mentega,
dsb.
3. Botol untuk zat gas

Gambar 2.3 Botol untuk zat gas
Jenis botol diatas biasanya digunakan

Sumber:opinimarjinal.blogdetik.com

Jenis botol diatas biasanya digunakan untuk produk
berupa parfum atau bahan yang mengandung gas. Botol
untuk zat gas ini memiliki bentuk yang lebih bermacammacam agar lebih menarik untuk pembeli.
2.1.2 Sejarah Botol Kaca
Industri kaca lahir pada tahun 1600-an ditandai dengan
dibangunnya tungku peleburan kaca di pemukiman Jamestown,
negara bagian Virginia, Amerika Serikat. Pada awalnya botol
kaca memiliki harga yang mahal karena proses peniupan kacanya
maasih dilakukan oleh manusia, hingga
pada tahun 1903
ditemukan mesin peniup botol kaca. Mesin peniup kaca ini
memungkin untuk memproduksi botol kaca secara massal hingga
1 juta botol setiap harinya. Selain itu, mesin peniup kaca ini
memungkinkan untuk memproduksi botol dengan berbagai

8

spesifikasi baik dari bentuk, ketinggian, berat, dan kapasitas.
(www.ebottles.com)
2.1.3 Cara pemotongan botol kaca secara manual dan mesin
pemotong botol kaca yang sudah ada sebelumnya
Berikut ini akan dibahas tentang cara pemotongan botol
kaca secara manual dan mesin pemotong botol kaca yang telah
dibuat sebelumnya. Cara manual pada proses pemotongan botol
sangat sederhana, sebagian besar hanya menggunakan tenaga
manusia untuk memutar botol kaca.
Berbagai pembaruan pada mesin pemotong botol kaca telah
dilakukan,dengan cara menambahkan berbagai komponen yang
masing-masing memiliki kegunaan yang berperan penuh dalam
mewujudkan kualitas potongan yang maksimal pada botol kaca
yang dihasilkan. Serta memperhitungkan faktor keselamatan kerja
operator.

Gambar 2.4 (a) Penggoresan botol kaca (b) Pemanasan botol kaca
(c) Hasil pemotongan
Sumber : www.jegjog.com

Gambar di atas ialah cara pemotongan botol kaca secara

9

manual. Pemotongan botol ini sangatlah sederhana yaitu tanpa
menggunakan motor penggerak dan proses pemanasannya hanya
menggunakan lilin. Hasil potongannya rapi namun membutuhkan
waktu yang lama untuk pemotongan botol kaca. Selain itu, faktor
keselamatan kerja juga tidak dipertimbangkan.

Gambar 2.5 Mesin pemotong botol kaca dengan mekanisme Engine Lathe
posisi horizontal
Sumber : Tugas Akhir, Abdul Aziz Musyfiq, 2014

Gambar di atas ialah rancangan mesin pemotong botol
kaca dengan mekanisme Engine Lathe posisi horizontal. Cara
pemotongannya menggunakan prinsip mesin bubut yaitu benda
kerja diputar menggunakan motor AC kemudian pahat diarahkan
pada posisi tengah badan botol untuk dilakukan proses
penggoresan hingga botol terbelah. Hasil pemotongannya kasar
namun hanya pada bagian tengah dari botol saja yang dapat
dipotong.

(a)
(b)
Gambar 2.6 (a)Mesin pemotong botol kaca dengan
mekanisme Engine Lathe posisi vertical (b)hasil
potongannya
Sumber : Tugas Akhir, Rizki Bayu Ramadhan, 2015

10

Gambar di atas ialah rancangan mesin pemotong botol
kaca dengan mekanisme Engine Lathe posisi vertikal dan hasil
potongannya. Cara pemotongannya menggunakan prinsip mesin
bubut namun posisi dari botol diubah kearah vertical. Benda kerja
diputar menggunakan motor AC kemudian pahat diarahkan pada
posisi tengah badan botol dan flametorch dinyalakan untuk
dilakukan proses penggoresan dan pemanasan hingga botol
terbelah. Hasil pemotongannya rapi dan halusnamun hanya pada
bagian tengah dari botol saja yang dapat dipotong.

Gambar 2.7 Mesin pemotong botol kaca silinder posisi
horizontal untuk hiasan
Sumber : Tugas Akhir, Ardian . Rafsanjani. V, 2016

Gambar di atas ialah rancangan mesin pemotong botol kaca
dengan mekanisme Engine Lathe posisi horizontal untuk hiasan.
Pada mesin pemotong botol kaca pemotongan dilakukan
menggunakan prinsip mesin bubut. Benda kerja diputar
menggunakan motor AC kemudian pahat diarahkan ke badan
botol pada posisi yang akan dipotong sesuai kebutuhan kemudian
flametorch dinyalakan untuk dilakukan proses penggoresan dan
pemanasan hingga botol terbelah. Hasil pemotongannya halus dan
rapi.

11

2.2 Perencanaan Gaya, Torsi dan Daya
2.2.1 Analisa Gaya
Sebelum pembuatan mesin dilakukan uji coba awal untuk
mengetahui besarnya gaya penggerindaan pada botol kaca
persegi. Dari hasil percobaan akan didapatkan gaya (F) setelah itu
besarnya gaya pada penggerindaan dapat dihitung menggunakan
rumus dengan menganalisa proses penggerindaan botol kaca
persegi yang akan dilakukan.
2.2.2 Torsi
Besarnya torsi total pada Mesin Pemotong Botol Kaca
Persegi didapat:
.....................................................................................(
2.1)
dimana:
T
: Torsi, Nm
Fw
: Gaya beban yang didapat dari pengujian, N
R
: Jari –jari batu gerinda, m
2.2.3 Daya
Setelah didapatkan torsi dan putaran motor untuk gaya (f),
maka daya motor yang ditransmisikan dapat dihitung dengan
rumus berikut.

................................................................... (
2.2)
dimana:
P
: Daya motor yang ditransmisikan, Watt (W)
T
: Torsi, N.m
n
: Putaran motor untuk gaya maksimum, rpm

12

2.3 Perencanaan Belt dan Pulley
Belt (sabuk) dan tali digunakan untuk mentransmisikan
daya dari poros yang satu ke poros yang lainnya melalui
roda (pulley) yang berputar dengan kecepatan sama atau
berbeda.

Gambar 2.8 V-belt

Gambar 2.9 Konstruksi dan dimensi V-Belt
Pemilihan bentuk tali V-belt untuk mengurangi terjadinya
slip, karena mempunyai bidang gesek pada bagian sisi-sisinya.

13

Gambar 2.10 Bentuk roda pulley untuk v-belt

Untuk pemilihan penggunaan belt dipilih sesuai
dengan besarnya daya yang akan digunakan oleh suatu
mesin, selain memperhitungkan besarnya daya mesin
pemilihan belt juga berdasarkan putaran dari pulley.
2.3.1 Menghitung diameter pulley yang digerakkan
Pemindahan daya yang digunakan pada ini adalah dengan
belt yang terpasang pada dua buah pulley, yaitu pulley penggerak
dan pulley yang digerakan.Sedangkan belt yang digunakan adalah
jenis V–belt dengan penampang yang berbentuk trapesium.

Gambar 2.11 Transmisi Belt dan Pulley

14

2.3.2 Perencanaan Daya
Supaya hasil perencanaan aman, maka besarnya daya dan
untuk perencanaan dinaikkan sedikit dari daya yang ditrasmisikan
(P), yang disebut dengan daya perencanaan atau daya desain (Pd)
yang dapat dinyatakan dengan persamaan:
P d = fc x P ........................................................... (2.3)
Dimana: fc = faktor koreksi (Tabel 2.1)
Tabel 2.1 Faktor koreksi Belt

(Sumber : Sularso, 2004 : 165)

15

Hubungan antara daya dan torsi dapat dilihat pada rumus-rumus
di bawah ini:
1. Torsi satuannya kg.cm dan Daya satuannya HP
(Dobrovolsky, 1985 : 401)
...................................................... (2.4)
Dimana: T = Torsi (kgf.cm)
P = daya (HP)
n = putaran poros (rpm)
2. Torsi satuannya kgf.mm dan Daya satuannya kW
(Sularso, 2000 : 7)
T = 9,74 . 105 x .............................................. (2.5)
Dimana: T = Torsi (kgf.mm)
Pd = Daya (kW)
3. Torsi satuannya lbf.in dan Daya satuannya HP
..................................................... (2.6a)
(Collins Jack A, 2003 : 180 )
Dimana: T = Torsi (lbf.in)
N = Daya (HP)
Atau
..................................................... (2.6b)
(Deutschman, 1983 : 334 )
4. Torsi satuannya kgf.mm, dan daya satuannya HP, sedangkan n
= rpm, maka:
............................... (2.7)

16

5. Torsi satuannya N.m dan daya satuannya Watt, sedangkan n =
rpm, maka:
................................... (2.8)
Persamaan (2.4) sampai (2.8) menyatakan hubungan antara
torsi dan daya dengan berbagai macam satuan, bila yang
diinginkan torsi-perencanaan Td , maka daya yang dipakai adalah
daya perencanaan (P d ).
2.3.3 Perencanaan Pemilihan Tipe Belt
Belt dipilih berdasarkan daya desain (Pd) dan putaran
pule yang kecil (n min ), dengan menggunakan Gambar 2.12, maka
jenis belt yang sesuai akan diperolah.

Gambar 2.12 Diagram pemilihan V-belt
Setelah jenis belt diketahui, kemudian tulis data-data belt
tersebut dengan melihat tabel 2.2 mengenai dimensi belt,
misalnya lebar (b), tebal (h) dan luas (A), data data ini akan
dipakai untuk perhitungan selanjutnya.

17

Tabel 2.2 Dimensi V-belt

(Dobrovolsky, 1985: 238)
2.3.4 Pemilihan dan perhitungan Diameter
Untuk memilih atau menghitung besarnya diameter pule,
dapat menggunakan rumus perbandingan putaran (i). Bila
rangkakan diabaikan, maka rumus yang dipakai adalah persamaan
(2.10a), sedangkan bila rangkakan tidak diabaikan maka
persamaan yang dipakai adalah persamaan (2.10b).
........................................................ (2.10a)
....................................... (2.10b)
Dimana:
D = diameter pule

18

ς = koefisien rangkakan (1 s/d 2) ,
(Sularso, 2004 :186)
Salah satu diameter pule direncanakan terlebih dahulu,
biasanya diameter yang kecil yang direncanakan terlebih dahulu,
sebagaimana ditunjukkan dalam tabel di bawah ini.
Tabel 2.3 Diameter Pule yang kecil

(Sumber : Sularso, 2004 : 186)
2.3.5 Perencanaan Panjang Belt
Untuk menhitung panjang belt yang akan dipakai
digunakan rumus :
.......................... (2.11)
Dimana :
L

= panjang belt (mm)
= jarak antar poros (mm)
= diameter pulley yang digerakan (mm)
= diameter pulley penggerak (mm)

2.3.6 Kecepatan Keliling atau Kecepatan Linier Pulley
Kecepatan keliling pulley dapat dihitung dengan
menggunakan rumus :
........................................................ (2.12)
Dimana :
v
= kecepatan keliling pulley (m/s)
D
= diameter pulley (mm)
n
= putaran motor (rpm)

19

2.3.7 Menghitung Gaya-Gaya pada Belt
Belt berputar dengan kecepatan keliling v (m/s), sambil
memindahkan beban
(kgf), maka daya yang ditransmisikan
dalam satuan HP sebesar :
P=
............................................................ (2.13a)
Bila daya yang di transmisikan dalam satuan kW, maka
persamaan (2.13a) menjadi:
P=
Dimana :
P
v

............................................................ (2.13b)
= Daya yang ditransmisikan (HP) atau (kW)
= Kecepatan Keliling (m/s)
= Gaya efektif (kgf), selisih antara F1 dan F2

Hubungan antara F1 , F2 , koefisien gesek (f) dan sudutkontak (α) secara analitis fleksibilitas belt yang melingkar pada
pule, dapat dinyatakan dengan persamaan di bawah ini.
(Dobrovolsky, 1985 :204 )
................................................... (2.14a)
...................................................... (2.14b)
Dimana :
f
m
e

= Koefisien gesek
= Sudut kontak
= hanya sebagai lambang saja untuk menyingkat
= eksponen

20

Tabel 2.4 Koefisien gesek (f) antara belt dan pulley

(Dobrovolsky, 1985: 232-233)
2.3.8 Sudut Kontak
Besar sudut kontak antara pulley dan belt pada pulley kecil
dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
α = 180º 600 .......................................... (2.15)
Dimana :
= sudut kontak (
= diameter pulley yang digerakan (cm)
= diameter pulley penggerak (cm)
= jarak antar poros (cm)
(Robert 1. Mott jilid 1 elemen – elemen mesin dalam perancangan
mekanis Hal 242)

21

Tabel 2.5 Sudut kontak dan panjang belt

(Dobrovolsky, 1985: 232-233)
2.3.9 Tegangan Maksimum yang Terjadi Pada Belt
Dalam kondisi operasinya, tarikan maximum pada belt akan
terjadi pada bagian yang tegang dan itu terjadi pada titik awal belt
memasuki pulley penggerak sehingga tegangan maksimum yang
terjadi, dengan mengggunakan rumus:
........................ (2.16)
Dimana :

A

g
Eb

= tegangan maksimal belt (kg/ cm2 )
= gaya awal pada belt (kg/ cm2 )
= luas penampang belt (cm2 )
= gaya keliling (kgf)
= berat jenis (kg/ dm3 )
= Kecepatan keliling (m/s)
= gravitasi (9,8 m/ s2 )
= modulus elastisitas bahan belt (kg/ cm3 )

22

h

= tebal belt (mm)
= diameter pulley yang terkecil (mm)
Untuk mendapatkan nilai berat jenis dan modulus elastisitas
bahan dalam dilihat pada table berikut.
Tabel 2.6 Dimensi dan Bahan Untuk Belt

Sumber: (Dobrovolsky, 1985:214)
2.3.10 Prediksi umur belt
Umur belt disini merupakan salah satu hal yang penting
dalam perencanaan transmisi yang menggunakan belt.Untuk
mengetahui beberapa lama umur belt yang diakibatkan dari proses
permesinan ini yaitu dengan menggunakan rumus :
H

=

*

Dimana :
H
= Umur Belt (jam)

+ ............................. (2.17)
23

Nbase

x
m

= Basis dari fatique test, yaitu 107 cycle
= Fatique limit fatique limit atau endurance limit yang
berhubungan dengan Nbase dapat dicari dari "fatique
curve” (90 kg/cm2 untuk V-belt)
= Tegangan Maksimum yang terjadi (kg/cm2 )
= Jumlah putaran perdetik atau sama dengan v. L
(v=kecepatan dalam m/s, L=panjang belt dalam
panjang belt m) (put/det)
= Jumlah pule yang berputar (buah)
= jenis Belt (8 untuk V- Belt)

2.4 Perencanaan Poros
Poros merupakan salah satu bagian elemen mesin yang
penting karena mayoritas setiap mesin menggunakan poros. Poros
berfungsi untuk menerima atau mentransmisikan daya, disertai
dengan putaran. Menurut jenis pembebanannya poros dapat
diklasifikasikan sebagai berikut.
1. Poros Transmisi (Line Shaft)
Poros ini dapat mendapat beban puntir dan lentur. Daya
ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, pulley, roda gigi,
belt atau sproket rantai dan sebagainya.
2. Spindle
Poros trasmisi yang pendek seperti poros utama mesin
perkakas, beban utamanya adalah puntir. Syarat yang harus
dipenuhi poros ini adalah deformasi yang terjadi harus kecil,
bentuk dan ukurannya harus teliti.
3. Gandar (Axle)
Poros ini seperti dipasang diantara roda–roda kereta api,
yang tidak mendapat beban puntir dan kadang-kadang tidak boleh
berputar. Gandar ini hanya mendapat beban lentur kecuali jika
digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban
puntir juga.
4. Poros (Shaft)
Poros yang ikut berputar untuk memindahkan daya dari
mesin ke mekanisme yang digerakkan. Poros ini mendapat beban

24

puntir murni dan lentur.
5. Poros Luwes (Flexible Shaft)
Poros yang berfungsi untuk memindahkan daya dari dua
mekanisme, dimana putaran poros dapat membentuk sudut
dengan poros lainnya, daya yang dipindahkan biasanya kecil.
6. Jack Shaft
Merupakan poros pendek, biasanya digunakan pada
dongkrak ”jack” mobil.
2.4.1 Hal-hal Penting dalam Perencanaan Poros
Fungsi poros sangat penting, sehingga diperlukan
perencanaan yang tepat agar tidak terjadi resiko dan kesalahan
pemesinan. Dalam merencanakan poros, hal-hal berikut ini perlu
diperhatikan adalah sebagai berikut.
1. Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau
lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Selain itu ada poros
yang mendapatkan beban tarik atau tekan seperti poros pada
baling-baling kapal atau turbin, dan lain-lain. Kelelahan,
tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan jika diameter poros
diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur
pasak, harus diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan
hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban yang diperoleh.
2. Kekakuan poros
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup
tetapi jika lenturan puntirannya terlalu besar maka akan
mengakibatkan ketidak-telitian (pada mesin perkakas) atau
getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi).
Karena itu selain kekuatan poros harus diperhatikan dan
disesuaikan dengan jenis mesin yang akan dilayani poros tersebut.
3. Putaran kritis
Jika putaran mesin dinaikkan dan menimbulkan getaran
yang cukup besar maka getaran itu disebut putaran kritis. Oleh
karena itu maka poros harus direncanakan sedemikian rupa
sehingga putaran poros lebih rendah dari putaran kritis.

25

4. Korosi
Bahan–bahan anti korosi harus dipilih untuk propeller,
pompa jika terjadi kontak dengan media yang korosif. Demikian
pula untuk poros yang terjadi kavitasi pada poros mesin yang
berhenti lama.
2.4.2 Bahan poros
Secara umum untuk poros dengan diameter 1 inchi
digunakan bahan yang terbuat dengan pekerjaan dingin, baja
karbon. Jika yang dibutuhkan untuk menahan beban kejut,
kekerasan dan tegangan yang besar maka perlu dipakai bahan
paduan, yang dapat dilihat pada tabel bahan misalnya ASME
1347,3140,4150,5145 dan sebagainya yang biasanya disebut
bahan komersial. Bila diperlukan pengerasan permukaan, maka
perlu dipakai bahan dengan baja carburising (misalnya ASME
1020, 1117, 2315, 4320, 8620 dan lain- lain).
Tabel 2.7 Baja Paduan untuk Poros

2.4.3 Bidang Horizontal dan Vertikal
Gaya yang bekerja untuk setiap titik poros dan jarak antara
titik satu dengan titik yang lain ditentukan dengan menggunakan
persamaan. Dengan cara tersebut makadiperoleh momen bending

26

dan gaya yang bekerja pada poros untuk bidang horizontal dan
vertikal. Setelah menghitung gaya dan momen bending yang
terjadi maka dibuat bidang lintang (gaya) untuk mengetahui
kebenaran perhitungan diatas dan juga memberikan kemudahan
dalam membuat diagram bidang momen.
2.4.4 Diameter dan Bahan Poros
Sebelum melakukan perhitungan diameter terlebih dahulu
menentukan jenis bahan yang akan digunakan sebagai poros.
Karena hal ini akan berpengaruh dengan nilai titik luluh suatu
material. Setelah bahan ditentukan maka dapat menghitung
diameter poros dengan menggunakan rumus (Deutschman, 1995 :
338 ):

√

√

.......................................... (2.18)

dengan :
T
: 63.000 (lbf.in)
M
N

:√
: Faktor keamanan

2.4.5 Poros dengan Beban Puntir
Pada perhitungan poros, yang akan dihitung adalah bahan
dan diameternya. Tegangan yang diterima oleh poros dapat
berupa : tegangan bending, tegangan torsi, tegangan kombinasi,
dsb. Bila poros hanya menerima beban puntir yang besarnya
konstan ,maka besarnya tegangan puntir pada poros adalah
momen puntir (Mt) dibagi dengan momen tahanan puntir (Wt).
................. (2.19)

27

dimana:
Mt
: 63.000 (lbf.in)
N
: Daya yang ditransmisikan (kW)
n
: Putaran poros (rpm)
D
: Diameter poros (mm)
2.4.6 Poros dengan Beban Momen Bending dan Momen
Puntir yang Konstan
Poros pada umumnya meneruskan daya melalui belt, roda
gigi, rantai, dan sebagainya. Dengan demikian poros tersebut
mendapat beban puntir dan bending, sehingga pada permukaan
poros akan terjadi tegangan geser karena momen puntir dan
tegangan tarik kerena tegangan bending.
Akibat gabungan tegangan bending dan momen tersebut
maka tegangan maksimum yang terjadi dapat dinyatakan:
(Deutschman, 1995 : 338 ).
√( )
......................................... (2.20)
Untuk poros pejal:
dan
.............................. (2.21)
Sehingga tegangan yang terjadi dan syarat aman pada poros pejal
dapat dinyatakan:

dimana:

√(

)

(

)

............... (2.22)

D = diameter poros (inc.)
Mb = Momen bending yang diterima oleh poros
(lbf.in)
Mt = Momen torsi yang diterima oleh poros (lbf.in)

2.5 Perencanaan Pasak
Seperti halnya baut dan sekrup, pasak digunakan untuk
membuat sambungan yang dapat dilepas yang berfungsi untuk
menjaga hubungan putaran relatif antara poros dengan elemen
mesin yang lain seperti roda gigi, pulley, sprocket, impeller

28

dan lain sebagainya.
Distribusi tegangan secara aktual pada sambungan pasak
tidak dapat diketahui secara lengkap, maka dalam perhitungan
tegangan disarankan menggunakan faktor keamanan sebagai
berikut.
a.Untuk torsi yang tetap dan konstan fk = 1,5
b.Untuk beban kejut yang kecil (rendah) fk = 2,5
c.Untuk beban kejut yang besar terutama bolak – balik fk = 4,5
Pada pasak yang rata, sisi sampingnya harus pas dengan
alur pasak agar pasak tidak goyah dan rusak. Ukuran dan standart
yang digunakan terdapat dalam spesifikasi. Untuk pasak,
umumnya dipilih bahan yang mempunyai kekuatan tarik lebih
dari 60 kg/ mm , lebih kuat daripada porosnya. Kadang dipilih
bahan yang lemah untuk pasak, sehingga pasak terlebih dahulu
rusak daripada porosnya. Ini disebabkan harga pasak yang
murah serta mudah menggantinya.
2.5.1 Klasifikasi pasak
Menurut bentuk dasarnya pasak dapat dibedakan menjadi:
1. Pasak Tirus (Tapered key)
2. Pasak setengah silinder (Wood ruff key)
3. Pasak datar (Square key).
Menurut arah gaya yang terjadi pasak digolongkan
menjadi :
1. Pasak memanjang
Pasak yang menerima gaya sepanjang penampang pasak
secara merata. Pasak ini digolongkan menjadi pasak baji, pasak
kepala, pasak benam dan pasak tembereng.
2. Pasak melintang (pen)
Pasak yang menerima gaya melintang pada penampang pen.
Pen ini dibagi dua yaitu pen berbentuk pipih dan pen berbentuk
silindris. Pada perencanaan mesin pemotong botol kaca persegi ini
dipakai tipe pasak datar segi empat karena dapat meneruskan
momen yang besar. Pasak ini mempunyai dimensi lebar (W) dan
panjang (L). Perlu diperhatikan bahwa lebar pasak sebaiknya
antara 25 - 35% dari diameter poros, dan panjang pasak jangan

29

terlalu panjang dibandingkan dengan diameter poros (antara
0,75 sampai 1,5D). Karena lebar dan tinggi pasak sudah
distandartkan.

Gambar 2.13 Macam-macam pasak

Gambar 2.14 Dimensi Pasak
keterangan :
H : Tinggi pasak (mm)
W : Lebar pasak (mm)
L : Panjang pasak (mm)
D : Diameter Poros

Gambar 2.15 Gaya yang terjadi pada pasak
Keterangan:
Fs : Gaya geser (kgf/mm2 )
Fc : Gaya Kompresi (kgf/mm2 )
2.5.2 Tinjauan terhadap Tegangan geser
Besarnya gaya F adalah :

30

dimana:

⁄

Sehingga: (Deutschman, 1995 : 366 )
................................................................... (2.23)
dimana :
F : Gaya pada pasak (kgf)
D : Diameter poros (mm)
T : Torsi yang ditransmisikan (kgf.mm)
Supaya pasak aman, syarat yang harus dipenuhi:

................................................................. (2.24)
Sehingga untuk mencari Panjang pasak pada tegangan geser :
............................................................... (2.25)
dimana :
τ : Tegangan geser (kg/mm2 )
W : Lebar pasak (mm)
L : Panjang pasak (mm)
D : Diameter poros (mm)
T : Torsi (kg.mm)
N : Safety Factor
Ssyp : 0,5 ∙ Syp
2.5.3 Tinjauan terhadap kompresi
Pada pasak akan menimbulkan tegangan kompresi: (Deutschman,
1995 : 367 )

31

dimana:
Sehingga:
.............................................. (2.26)
dimana:
: Tegangan kompresi (kg/mm2 )
W : Lebar pasak (mm)
L : Panjang pasak (mm)
D : Diameter poros (mm)
T : Torsi (kg.mm)
Supaya pasak aman, syarat yang harus dipenuhi:

................................................................. (2.27)
Untuk mencari Panjang pasak pada tegangan kompresi :
................................................................. (2.28)
dimana :
W : Sisi pasak (mm)
D : D